(57)【要約】  【課題】  エンジン負荷が高負荷になった場合に、ステッピングモーター４によってＥＧＲ弁３を即座に全閉することにより、黒煙発生を防止するエンジンを提供すること。  【解決手段】  モーター制御部１１は、ステッピングモーター４を制御し、このステッピングモーター４の制御によってＥＧＲ弁３の開閉動作を制御する。モーター制御部１１は、エンジン負荷検出部１２によって所定の負荷より高いエンジン負荷が検出されると、開弁しているＥＧＲ弁３を全閉させる全閉動作Ｐ２を、全閉しているＥＧＲ弁３を開弁させる開弁動作Ｐ１より速く実行するようにステッピングモーター４を制御する。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路（５）と吸気通路（６）とを連通するＥＧＲガス通路（２）と、ＥＧＲ通路（２）に設けられ、ＥＧＲガス通路（２）を開閉するように開閉動作するＥＧＲ弁（３）と、ＥＧＲ弁（３）の開閉動作をステッピング動作によって実行するステッピングモーター（４）と、エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出部（１２）と、エンジン負荷に応じてステッピングモーター（４）を制御するモーター制御部（１１）とを備えたエンジンにおいて、
モーター制御部（１１）は、エンジン負荷検出部（１２）によって所定の負荷より高いエンジン負荷が検出された場合、開弁しているＥＧＲ弁（３）を全閉させる全閉動作を、全閉しているＥＧＲ弁（３）を開弁させる開弁動作より速く実行するようにステッピングモーター（４）を制御するエンジン。
【請求項２】
モーター制御部（１１）は、
ステップ数カウント値を０ステップとしたモーター制御基準点からステッピングモーター（４）のステッピング動作停止点までの所定ステップ数を予め記憶しており、
全閉動作に続いて、全閉動作と同じ方向に所定ステップ数より多くのステップ数のステッピング動作を実行し、さらに、開弁動作と同じ方向に所定ステップ数のステッピング動作を実行するようにステッピングモーター（４）を制御し、ステップ数カウント値を０ステップにリセットする請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
モーター制御部（１１）は、
全閉動作に続いて、全閉動作のステッピング動作と同じ方向にステッピング動作を実行するようにステッピングモーター（４）を制御し、ステップ数カウント値を０ステップにリセットする請求項１に記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気通路から吸気通路へと導入されるＥＧＲガスの還流量を負荷に応じて調整するエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、エンジンの排気通路から吸気通路へとＥＧＲガスを導入することにより、エンジンの燃焼温度を下げ、ＮＯＸ発生量を低減するエンジンが用いられている。ＥＧＲガスは、エンジンの排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲガス通路を介して排気通路から吸気通路へと導入される。ＥＧＲガスの還流量は、ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁の開閉動作によって調節される。ＥＧＲ弁の開閉動作はアクチュエータによって実行される。
アクチュエータとしては、例えば、パルス制御によって高精度の動作が可能であると共に、簡易な機構によってＥＧＲ弁を開閉動作できるステッピングモーターが用いられる（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平０４−２７６１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようにステッピングモーターがアクチュエータとして用いられる場合、ＥＧＲ弁の開弁動作および閉弁動作の速度は共に、ステッピングモーターの動作速度によって設定される。ステッピングモーターの動作速度はパルス速度に応じて設定されるが、パルス速度が所定以上になるとステッピングモーターが脱調する。このステッピングモーターの脱調を防ぐために、ステッピングモーターの動作速度は脱調しない範囲に制限され、これによりＥＧＲ弁の開弁動作および閉弁動作の速度両方にも制限が生じる。
【０００５】
ＥＧＲ弁の閉弁動作に開弁動作と同様の制限があると、エンジン負荷が急に高負荷である場合には、次のようにエンジンの燃焼が不完全になり、黒煙が発生するおそれがある。
エンジン負荷が急に高負荷になると、エンジンの燃焼室に噴射される燃料は増加する。この場合ＥＧＲガスの還流は不完全燃焼による黒煙発生の要因となる。このために高負荷時にはＥＧＲガスが吸気通路に導入されないようにＥＧＲ弁を即座に全閉させる必要が生じるが、ＥＧＲ弁の全閉動作の速度は、開弁動作と同様、ステッピングモーターの脱調防止による制限があるために、ＥＧＲ弁は即座に全閉できない。これによりＥＧＲガスが吸気通路に導入され、エンジンの燃焼室にて不完全燃焼が生じ、結果的に黒煙が発生する。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決すると共に、エンジン負荷が高負荷になった場合に、ステッピングモーターによってＥＧＲ弁を即座に全閉することにより、黒煙発生を防止するエンジンを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、エンジンの排気通路５と吸気通路６とを連通するＥＧＲガス通路２と、ＥＧＲ通路２に設けられ、ＥＧＲガス通路２を開閉するように開閉動作するＥＧＲ弁３と、ＥＧＲ弁３の開閉動作をステッピング動作によって実行するステッピングモーター４と、エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出部１２と、エンジン負荷に応じてステッピングモーター４を制御するモーター制御部１１とを備えたエンジンにおいて、モーター制御部１１は、エンジン負荷検出部１２によって所定の負荷より高いエンジン負荷が検出された場合、開弁しているＥＧＲ弁３を全閉させる全閉動作を、全閉しているＥＧＲ弁３を開弁させる開弁動作より速く実行するようにステッピングモーター４を制御し、これにより上記目的が達成される。
【０００８】
モーター制御部１１は、ステップ数カウント値を０ステップとしたモーター制御基準点からステッピングモーター４のステッピング動作停止点までの所定ステップ数を予め記憶しており、全閉動作に続いて、全閉動作と同じ方向に所定ステップ数より多くのステップ数のステッピング動作を実行し、さらに、開弁動作と同じ方向に所定ステップ数のステッピング動作を実行するようにステッピングモーター４を制御し、ステップ数カウント値を０ステップにリセットしてもよい。
【０００９】
モーター制御部１１は、全閉動作に続いて、全閉動作のステッピング動作と同じ方向にステッピング動作を実行するようにステッピングモーター４を制御し、ステップ数カウント値を０ステップにリセットしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明では、エンジン負荷に応じてステッピングモーター４を制御するモーター制御部１１が、エンジン負荷検出部１２によって所定の負荷より高いエンジン負荷が検出された場合、開弁しているＥＧＲ弁３を全閉させる全閉動作を、全閉しているＥＧＲ弁３を開弁させる開弁動作より速く実行するようにステッピングモーター４を制御する。これによりエンジン負荷が急に高くなった場合に、ＥＧＲガスが吸気通路６に導入されないようにＥＧＲ弁３を開弁するより速く全閉することができ、この結果、エンジン負荷が急に高くなったことに応じて噴射量が増加した燃料を完全燃焼することができ、黒煙の発生を防止することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明では、モーター制御部１１が、全閉動作に続いて、全閉動作と同じ方向に所定ステップ数より多くのステップ数のステッピング動作を実行し、さらに、開弁動作と同じ方向に所定ステップ数のステッピング動作を実行するようにステッピングモーター４を制御し、ステップ数カウント値を０ステップにリセットする。この所定ステップ数は、ステップ数カウント値を０ステップとしたモーター制御基準点からステッピングモーター４のステッピング動作停止点（ステッピングモーター４のローター回転停止点）までのステップ数である。これによりステッピングモーター４のローターは、モーター制御基準点を越えてステッピング動作停止点に達し、その後、回転停止位置から所定ステップ数だけ戻ることによってモーター制御基準点に確実に至ることができ、モータ制御基準点にてステップ数カウント値を確実に０ステップにリセットすることができる。この結果、全閉動作が脱調するようなステッピングモーター４の動作速度によって実行されても、モータ制御基準点にてステップ数カウント値が確実に０ステップとなり、以後のステッピングモーター４の制御を正確に実行することができる。
【００１２】
請求項３に係る発明では、モーター制御部１１が、全閉動作に続いて、全閉動作と同じ方向にステッピング動作を実行するようにステッピングモーター４を制御し、ステップ数カウント値を０ステップにリセットする。これにより、ステッピングモーター４のローターは、ステッピング動作停止点（ステッピングモーター４のローター回転停止点）に達し、モーター制御部１１がモーター制御基準点をステッピング動作停止点として設定している場合には、モータ制御基準点にてステップ数カウント値を確実に０リセットできる。この結果、全閉動作が脱調するようなステッピングモーター４の動作速度によって実行されても、モータ制御基準点にてステップ数カウント値が確実に０ステップとなり、以後のステッピングモーター４の制御を正確に実行することができる。
【００１３】
本発明は、上記問題を解決すると共に、エンジン負荷が高負荷になった場合に、ステッピングモーター４によってＥＧＲ弁３を即座に全閉することにより、黒煙発生を防止するエンジンを提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態の一例であるエンジンのシリンダヘッドおよびその周辺部分の横断平面図である。
【００１５】
本実施形態のエンジン１は、ＥＧＲガス通路２、ＥＧＲ弁３およびステッピングモーター４を備えており、これらの構成配置は以下の通りである。
【００１６】
ＥＧＲガス通路２は、エンジン１の排気通路５と吸気通路６とを連通することによって排気通路５から吸気通路６へとＥＧＲガスが導入（還流）するように設けられている。ＥＧＲガスの還流方向は図１において矢印線によって示されている。ＥＧＲガス通路２は、排気通路５から延びたＥＧＲガス導入管７と、ＥＧＲ導入管７に取り付けられたＥＧＲクーラー８と、ＥＧＲクーラー８と吸気通路６とを連通するように取り付けられたＥＧＲ弁ケース９とから構成されている。排気通路５は、シリンダヘッド１０の幅方向を左右横方向として、シリンダヘッド１０の横一側面に取り付けられた排気合流手段５ａと、シリンダヘッド１０下面に設けられた各燃焼室から排気合流手段５ａへと排気を供給する排気ポート５ｂとから構成されている。排気ポート５ｂにはＥＧＲガス導入管７が取付けられている。吸気通路６は、シリンダヘッド１０の横他側面に取り付けられた吸気分配手段６ａと、吸気分配手段６ａから分配される吸気を燃焼室へと供給する吸気ポート６ｂとから構成されている。吸気分配手段６ａにはＥＧＲ弁ケース９が取付けられている。
ＥＧＲ弁３は、ＥＧＲガス通路２のＥＧＲ弁ケース９内に設けられ、開閉動作によってＥＧＲガス通路２を開閉し、ＥＧＲガスの還流量を調節する。
【００１７】
ステッピングモーター４は、ＥＧＲ弁３の開閉動作をステッピング動作によって実行するように、ＥＧＲ弁ケース９に設けられている。ＥＧＲ弁３の開閉動作の速度は、このステッピングモーター４の動作速度に応じて決定する。ステッピングモーター４のステッピング動作とは、所定のパルス信号毎にステッピングモーター４のローターが所定のステップ角毎に回転する回転動作をいう。
【００１８】
本実施形態のエンジン１は、図示はされていないが、エンジン負荷に応じてステッピングモーター４を制御するモーター制御部１１と、エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出部１２とをさらに備えている。これらモーター制御部１１およびエンジン負荷検出部１２はＥＣＵによって実現されている。
【００１９】
モーター制御部１１は、ステッピングモーター４を制御し、このステッピングモーター４の制御によってＥＧＲ弁３の開閉動作を制御する。モーター制御部１１によるステッピングモーター４の制御は、パルス信号の数によってステッピングモーター４のステップ数を設定すると共に、パルス速度によってステッピングモーター４の動作速度を設定することによって実行される。モーター制御部１１は、設定されたステップ数のステッピング動作によってＥＧＲ弁３の開弁動作、開弁調整、全閉動作を制御し、ステッピングモーター４の動作速度を設定することによってＥＧＲ弁３の開閉動作の速度が制御する。ステッピング動作の単位ステップ数はステッピングモーター４のローターの単位ステップ角に対応している。モーター制御部１１は、モーター制御基準点として初期設定された０ステップを記憶しており、このモーター制御基準点からステッピング動作のステップ数をカウントすることによってロータの回転位置が算出することにより、ステッピングモーター４の制御を実行している。
【００２０】
モーター制御部１１は、エンジン負荷および回転数とステッピングモーター４のステップ数との関係が記述されたステップ数設定マップを有する。モーター制御部１１は、このステップ数設定マップに基いてステッピングモーター４のステップ数を設定する。
図２は、エンジン負荷および回転数とステッピングモーター４のステップ数との関係が記述された本実施形態のステップ数設定マップの一例を示す簡略図である。
図２の領域Ａは、ＥＧＲ弁３が全閉している全閉領域であり、ステップ数は０である。図２の領域Ｂは、ＥＧＲ弁３が開弁している開弁領域であり、ステップ数はエンジン負荷および回転数それぞれに基いて予め設定されている。モーター制御部１１は、ステップ数設定マップに記述されたステップ数を新たに読み出し、既に読み出したステップ数と新たに読み出したステップ数との差であるステップ数を算出する。次いで、モーター制御部１１は、算出されたステップ数のステッピング動作を実行するようにステッピングモーター４を制御する。モーター制御部１１は、例えば、開弁しているＥＧＲ弁３を全閉する全閉動作の場合、領域Ａから新たに読み出したステップ数と既に領域Ｂから読み出したステップ数との差をステップ数として、このステップ数のステッピング動作をステッピングモーター４に実行させる。
【００２１】
図３は、本実施形態のモーター制御部１１によって制御されたステッピングモーター４のステッピング動作の一例を示す図である。
図３の縦軸はＥＧＲ弁３の開度（バルブリフト）を示し、横軸はステッピングモーター４のステップ数を示す。ステップ数Ｓ０は、ステップ数カウント値を０ステップとしたモーター制御基準点を示すステップ数である。ステップ数Ｓ１はＥＧＲ弁３が開弁を開始するステップ数である。ステップ数Ｓ２は、ステッピングモーター４のステッピング動作停止点（ステッピングモーター４のローターの回転停止点）を示すステップ数であり、Ｓ０からステッピング動作停止点までをカウントした値である。ステップ数Ｓ１およびＳ２はＥＧＲ弁３とステッピングモーター４とを連動させる連動機構によって予め決定される。モーター制御部１１はステッピングモーター４のステッピング動作停止点のステップ数Ｓ２を予め記憶している。
【００２２】
図３の実線Ｕはステッピングモーター４のステップ数に応じたＥＧＲ弁３の開度を示し、矢印線はステッピングモーター４の動作を示す。図３においては、左方向は、ＥＧＲ弁３が閉弁する閉弁方向であり、右方向は、ＥＧＲ弁３が開弁するような開弁方向である。
モーター制御部１１は、開弁動作Ｐ１の場合、エンジン負荷に応じたステップ数のステッピング動作を実行するようにステッピングモーター４を制御すると共に、ステッピング動作のステップ数をカウントする。開弁動作Ｐ１でのパルス速度Ｑ１は、ステッピングモーター４が脱調することがないパルス速度（ステッピングモーター４のトルクが脱調トルクに至らないパルス速度）である。モーター制御部１１は、ステッピング動作のステップ数をステップ数カウント値としてカウントすることにより、ステッピングモーター４のローターの回転位置を算出し、これによりステッピングモーター４の位置制御を行う。
【００２３】
モーター制御部１１は、エンジン負荷検出部１２によって所定の負荷より高いエンジン負荷が検出されると、開弁しているＥＧＲ弁３を全閉させる全閉動作Ｐ２を、全閉しているＥＧＲ弁３を開弁させる開弁動作Ｐ１より速く実行するようにステッピングモーター４を制御する。全閉動作Ｐ２でのパルス速度Ｑ２は、開弁動作Ｐ１でのパルス速度Ｑ１よりも速く、ステッピングモーター４が脱調するようなパルス速度（ステッピングモーター４のトルクが脱調トルクに至るようなパルス速度）でもよい。
モーター制御部１１は、全閉動作Ｐ２に続いて、全閉動作Ｐ２と同じ方向に所定ステップ数Ｓ２より多いステップ数のステッピング動作Ｐ３を実行し、さらに、開弁動作Ｐ１と同じ方向に所定ステップ数Ｓ２のステッピング動作Ｐ４を実行するようにステッピングモーター４を制御する。ステッピング動作Ｐ４が実行されると、モーター制御部１１は、ステッピング動作のステップ数カウント値を０ステップにリセットする。このステップ数カウント値を０ステップにリセットする処理は、モーター制御基準点をステッピング動作停止点にしている場合（すなわちＳ０＝Ｓ２）には、所定ステップ数は任意のステップ数でよく、ステッピング動作Ｐ３を実行した時点にて実行してもよい。
【００２４】
エンジン負荷検出部１２は、例えばエンジン１がディーゼルエンジンである場合には、調量ラック等の燃料噴射調整手段を動作させるアクチュエータの駆動電流を計測することにより、エンジン負荷を検出する。
【００２５】
以上のように説明してきたエンジンは、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明は、この実施形態に限定されることはなく、請求の範囲に基く技術的範囲内で適宜変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態の一例であるエンジンのシリンダヘッドおよびその周辺部分の横断平面図である。
【図２】エンジン負荷および回転数とステッピングモーターのステップ数との関係が記述された本実施形態のステップ数設定マップの一例を示す簡略図である。
【図３】本実施形態のモーター制御部によって制御されたステッピングモーターのステッピング動作の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…エンジン
２…ＥＧＲガス通路
３…ＥＧＲ弁
４…ステッピングモーター
５…排気通路
６…吸気通路
７…ＥＧＲガス導入管
８…ＥＧＲクーラー
９…ＥＧＲ弁ケース
１０…シリンダヘッド
１１…モーター制御部
１２…エンジン負荷検出部
【図１】
2006283566.tif 000003
【図２】
2006283566.tif 000004
【図３】
2006283566.tif 000005